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研究生: 林孟君
Lin, Meng-Jun
論文名稱: 乙烯氧聚合物及界面活性劑吸附對膨潤土漿料流變性之影響
The rheology behavior of suspended montmorillonites after adsorption of ethylene oxide surfactants
指導教授: 申永輝
Shen, Yong-hui
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 135
中文關鍵詞: 流變性乙烯氧蒙脫土吸附
外文關鍵詞: Montmorillonites, Rheology behavior, PEO, Adsorption
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  • 本研究以不同分子量(4000及400000 g/mol)之非離子型聚合物PEO以及三種非離子型界面活性劑C9PE10、C9PE20、C18E20配合四種不同陽離子交換容量之蒙脫土進行吸附實驗,藉由吸附實驗探討四種不同陽離子交換容量之蒙脫土對PEO以及三種非離子型界面活性劑之吸附機制,再由黏度實驗瞭解吸附乙烯氧之聚合物及界面活型劑對蒙脫土漿料流變性質之影響。
    結果顯示PEO中具疏水性之CH2-CH2-部分與膨潤土基面(basal plane)之疏水作用為PEO吸附到膨潤土表面的主要原動力。POE將優先吸附在低CEC膨潤土的表面;且吸附PEO後的親水性和剝離度增加。
    對A(CEC:90)膨潤土而言,PEO的吸附導致漿料黏度降低;而對B(CEC:115)、 C(CEC:59.3)、 D(CEC:60.8)膨潤土而言,PEO的吸附導致漿料黏度升高。
    界面活性劑(C9PE10、C9PE20、C18E20) 會優先吸附在低CEC膨潤土的表面。推斷界面活性劑是以EO鏈以平躺方式吸附於膨潤土之表面上,碳氫鏈直立於水中,所以界面活性劑中亦是以CH2-CH2-O(乙烯氧鍵)的疏水作用吸附到膨潤土表面。而界面活性劑(C9PE10、C9PE20、C18E20) 亦會優先吸附在低CEC膨潤土的表面。
    除了膨潤土C(CEC:59.3)、D(CEC:60.8)吸附界面活性劑C9PE20,導致漿料黏度上升外;其餘膨潤土吸附界面活性劑後,其漿料黏度皆下降。

    This research is based on the nonionic polymer PEO of different molecular weight (4000 and 40000 g/mol) and three types of nonionic surfactant C9PE10、C9PE20、C18E20 adsorbed on four montmorillonites with different cation exchange capacities. Then the rheology behavior of suspensions of montmorillonites after adsorption was studied to understand the effect of ethylene oxide unit adsorption on rheology of montmorillonites.
    The result shows that the CH2-CH2-part in the PEO is hydrophobic and the hydrophobic interaction between CH2-CH2- and basal plane of the montmorillonites are the main driving force for adsorbing PEO on the surface of the montmorillonites. POE will adsorb preferentially on the low CEC montmorillonites. In addition, the hydrophilicity and degree of delmination of montmorillonites increase after the adsorption on PEO.
    For A (CEC:90) bentonite, the adsorption of PEO will cause a falling of the viscosity of the suspension and for B (CEC:115), C(CEC:59.3), D(CEC:60.8) bentonite, the adsorption of PEO will result in a rising of the viscosity of the suspension.
    Surfactants (C9PE10、C9PE20、C18E20) will adsorb preferentially on low CEC bentonites. It is inferred that the surfactant utilizes the EO chain to adsorb and lying flatly on the surface of bentonite but the hydrocarbon chain stands vertically in the water. Therefore for the surfactant, the hydrophobic interaction between CH2-CH2- and basal plane of the montmorillonites are also the main driving force for adsorbing surfactant on the surface of the montmorillonites.
    Except that the adsorption of surfactant C9PE20 on bentonite C(CEC:59.3) and D(CEC:60.8) result in a rising of the viscosity of the suspensions, the rest of the bentonite, after adsorbing the surfactant, the viscosity of the suspension fall.

    摘要 I Abstract III 致謝 V 總目錄 VI 表目錄 VIII 圖目錄 IX 1 第一章 緒論 1 1-1 研究背景 1 1-2 研究目的 4 2 第二章 理論背景 5 2-1 黏土礦物的基本構造 5 2-1-1 膨潤石族的構造與性質 10 2-2 蒙脫石的提純 14 2-3 界面活性劑的定義及性質 15 2-3-1 PEO(Polyethylene Oxide)性質 17 2-4 表面吸附作用 19 2-4-1 影響吸附之因素 22 2-4-2 等溫吸附線 23 2-5 陽離子交換 26 2-6 電荷縮減蒙脫石概念 29 2-7 膠體懸浮液之流變性質 32 2-7-1 電粘度效應 35 2-7-2 鹽類對黏土的影響 37 2-7-3 分散劑對粘土漿料的影響 41 3 第三章 實驗方法與步驟 44 3-1 實驗流程 44 3-2 實驗材料 44 3-2-1 黏土 44 3-2-2 界面活性劑 47 3-2-3 其他試劑 48 3-3 實驗設備 49 3-4 實驗步驟 50 3-4-1 黏土對PEO 吸附平衡實驗 50 3-4-2 黏土吸附界面活性劑之流變性實驗 52 3-5 分析方法 54 4 第四章 結果與討論 56 4-1 PEO的等溫吸附線 56 4-2 吸附PEO的膨潤土之流變行為 63 4-3 三種非離子型界面活性劑的等溫吸附線 71 4-4 吸附界面活性劑的膨潤土之流變行為 80 5 第五章 結論 88 參考文獻 90 附錄 94

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    下載圖示 校內:2007-08-21公開
    校外:2007-08-21公開
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